1、第八章 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計步驟計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計實例微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟研究被控對象，確定控制任務(wù) 深入了解控制對象的工作過程，熟悉其工藝流程 根據(jù)實際應(yīng)用中的問題提出具體要求，確定系統(tǒng)所要完成的任務(wù) 用時間和控制流程圖來描述控制過程和控制任務(wù)，寫成設(shè)計任務(wù)說明書 確定系統(tǒng)整體控制方案 要從系統(tǒng)構(gòu)成上考慮，是采用開環(huán)控制還是閉環(huán)控制 考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用什么方案，是采用電機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動、電阻加熱還是其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)，比較各種方案，擇優(yōu)而用 考慮是否有特殊控制要求（高精度、高實時性、指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)） 選擇微型計算機(jī)和外圍設(shè)備 字長（根據(jù)字長確定方法） 尋址范圍和尋址方式（根據(jù)地址

2、線硬件連接方式） 指令種類和數(shù)量（根據(jù)CPU類型） 內(nèi)部存儲器的種類和數(shù)量 速度（主頻） 中斷處理能力（中斷接口） 確定控制算法（步進(jìn)控制算法、數(shù)字PID、最少拍有紋波、無紋波控制器、復(fù)雜控制算法） 確定算法能否滿足控制速度、精度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求 確定哪些情況下要進(jìn)行修改與補(bǔ)充（數(shù)字PID改進(jìn)） 為設(shè)計、調(diào)試方便，可將控制算法作合理的簡化，逐步將控制算法完善，直到獲得最好的控制效果（調(diào)整或修改控制算法） 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)（計算機(jī)控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)及特點） 將控制任務(wù)分解為控制功能模塊 硬件與軟件劃分、接口 系統(tǒng)軟件、開發(fā)軟件平臺 控制網(wǎng)絡(luò)、操作方式、人機(jī)接口 硬件和軟件的具體設(shè)

3、計 硬件設(shè)計：根據(jù)系統(tǒng)總體框圖，設(shè)計出系統(tǒng)電氣原理圖，再按照電氣原理圖著手元件的選購和開始施工設(shè)計工作，主意包括過程通道設(shè)計、傳感器設(shè)計等； 軟件設(shè)計： 編寫控制程序、管理程序，包括控制邏輯、標(biāo)度轉(zhuǎn)換、控制算法、數(shù)字濾波等； 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 把已調(diào)好的各程序功能塊按照總體設(shè)計要求連成一個完整的程序。程序調(diào)試完成后，還要進(jìn)行在線仿真，然后進(jìn)行試運(yùn)行。經(jīng)過一段考機(jī)和試運(yùn)行后，即可投入正式運(yùn)行計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計實例電阻爐溫度控制系統(tǒng) 了解被控對象，確定設(shè)計任務(wù) 在某實驗裝置中，要求按照控制電阻爐中A點的溫度按預(yù)定的規(guī)律變化，同時監(jiān)測B點的溫度，一旦B點的溫度超過允許值，就發(fā)出報警信號，并停止加熱 確定系統(tǒng)

4、整體控制方案 采用閉環(huán)控制 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電阻加熱方式 控制精度要求1 中斷要求10微秒 選擇微型計算機(jī)和外圍設(shè)備 字長（根據(jù)字長確定方法） n=log2(1+1000) n=10 速度（主頻） 中斷時10ms響應(yīng)，10/8Mhz 選擇控制器-單片機(jī) 確定控制算法 數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型 電阻爐可近似為一個帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即 式中各參數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)的特性曲線來確定 采用PID算法設(shè)計數(shù)字控制器 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 計算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng) 將控制任務(wù)分解為控制功能模塊 硬件與軟件劃分、接口 系統(tǒng)軟件、開發(fā)軟件平臺 控制網(wǎng)絡(luò)、操作方式、人機(jī)接口現(xiàn)場總線網(wǎng)力控組態(tài) 硬件電路 溫度測量電路 檢測元件選用鎳鉻-

5、鎳鋁熱電偶，分度號為EU，適用于01000的溫度測量范圍，相應(yīng)輸出電壓為0mV41.32mV 變送器由毫伏變送器和電流/電壓變送器組成：毫伏變送器用于把熱電偶輸出的041.32mV變換成010mA范圍內(nèi)的電流；電流/電壓變送器用于把毫伏變送器輸出的010mA電流變換成05V范圍內(nèi)的電壓 溫度調(diào)節(jié) 采用電阻絲加熱，利用數(shù)字量控制雙向晶閘管通斷，調(diào)整電阻絲通電時間，從而控制溫度調(diào)整。 接口電路 8031的接口電路有ADC0809、8155和2732等。本系統(tǒng)采用ADC0809型A/D轉(zhuǎn)換器，作為溫度測量電路的輸入接口；8155用于鍵盤和顯示接口；2732作為8031外部程序(ROM)存儲器 控制系統(tǒng)程序